[发明专利]一种带抱闸中空式紧凑型机械臂关节

说明书

技术领域

本发明涉及一种机械臂关节。

背景技术

传统的机器人结构大而笨重，负载自重比低，人机交互的危险程度高，传统的机器人关节集成度低，关节粗壮，控制线管路外部走线，多而杂，不能满足如空间、战场、家庭和服务业等工作环境的需求。

轻量化机器人关节采用中空走线，本体结构重量减轻，负载自重比高，可以很好应用在现代服务、家庭、空间等领域，能够解决上述问题，在成本上大大降低了机械臂的应用成本。但现有市面上一体化关节控制精度不高，关节不够圆滑，有棱角或有螺钉外漏，可能伤人，且没有可靠的关节制动器，人及协作性较差，单关节重量较大，机械臂的使用适应性方面还是有待提高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，本发明提供了一种带抱闸中空式紧凑型机械臂关节，关节的中空轴采用高速轴和低速轴分开，避免高速转轴对电缆造成磨损破坏。关节的电机、减速机、制动器、电机轴等结构件均采用轻量化的结构设计，最大程度降低关节本体结构的重量。

本发明所采用的技术方案是：一种带抱闸中空式紧凑型机械臂关节，包括：谐波减速器、无框电机、制动器、多圈绝对编码器、高速电机轴、低速中空轴、输出法兰、电机轴轴承、中空轴轴承、驱动器、壳体、轴承架、关节间连接线缆；无框电机包括电机定子、电机转子，电机定子固定安装在壳体内壁上，电机转子安装在高速电机轴上；多圈绝对编码器安装在高速电机轴上，读取高速电机轴的转速和转动位置；高速电机轴中部通过电机轴轴承安装轴承架上，轴承架固定在壳体内，高速电机轴一端与谐波减速器输入端连接，另一端与制动器连接，通过制动器实现失电制动；制动器、谐波减速器固定在壳体内；在高速电机轴内的低速中空轴一端通过输出法兰与谐波减速器输出端连接，另一侧通过中空轴轴承安装在高速电机轴内；驱动器通过支架安装在壳体内，驱动无框电机旋转；关节间连接线缆穿过低速中空轴与驱动器连接。

所述制动器包括制动器定子、制动器转子、转子毂、制动器支架；制动器支架为回转体结构，一端固定在轴承架上，位于壳体内；制动器定子固定在制动器支架内的支撑结构上，转子毂安装在高速电机轴上，制动器转子套在转子毂上；中空轴轴承的轴承端盖安装在转子毂端部；制动时，制动器定子通过磁力使得制动器转子、转子毂停止旋转。

所述壳体为圆筒形结构，通过侧壁上向外伸出的与轴线垂直的圆筒臂与其他关节或机械臂臂杆连接。

所述电机轴轴承或中空轴轴承为深沟球轴承。

所述输出法兰上开有用于确定关节机械零位的凹槽，与壳体端口的零位凹槽对齐。

所述转子毂为四角削平的方形结构，中心处开有通孔，转子毂通过螺钉与高速电机轴在侧面固定，边长为25mm、高度为13.5mm、内径为20mm，材料为不锈钢2Cr13。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)本发明最大程度的选用中空孔径大的谐波减速器、无框电机、制动器、增量编码器和绝对编码器，并且限制制动器孔径的转子毂经过适应本发明结构的优化设计，使关节的电缆从中间穿过成为可能。关节的中空轴采用高速轴和低速轴分开，避免高速转轴对电缆造成磨损破坏。为了避免中空轴因悬臂变形而可能和高速轴发生摩擦，本发明在高度轴与低速轴之间安装了轴承。关节的电机、减速机、刹车等部分均采用轻量化的结构设计，最大程度降低关节本体结构的重量；

(2)本发明由于采用无励磁动作制动器，失电时制动，可以实现机械臂的保持功能，在突发意外掉电时，能够最大程度的保护机械臂旁边的操作人员以及机械臂本体；

(3)本发明外部曲线圆滑，无尖锐棱角，且所有螺钉均不外漏，最大程度避免人机协作过程中，机械臂对操作人员的伤害；

(4)本发明通过壳体侧方的一圈螺钉与另一个关节的输出法兰上对应的一圈钥匙孔实现关节间的连接，连接方式简单，结构紧凑，且隐藏螺钉。

(5)本发明每个关节和不同关节之间均设置机械零位，使关节的转动角度对称分布在机械零位两侧，避免电缆过度缠绕，发生损坏。

附图说明

图1为本发明的结构示剖面图；

图2为本发明的斜视图；

图3为制动器支架的零件图；

图4为转子毂的零件图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行进一步说明：